课程设计--语音信号变声处理系统

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1、 数字信号处理数字信号处理 课程设计报告 课设题目：课设题目： 语音信号变声处理系统 院院 系：系： 计算机科学系 专专 业：业： 通信工程 小组成员：小组成员： 指导教师：指导教师： 20132013 年年 1212 月月 2626 日日 2 摘要摘要 我们每个人的声音不同，源于我们的每个人的音色和音调不同，我们所说的 男中音、男高音，就是音调的不同，而即便音调一致，我们依然能区分出两个不 同人的声音，或不同乐器的声音，这就是音色的不同。变声器，正是借助对声音 音色和音调的双重复合改变，实现输出声音的改变。 在进行性别变声时，主要考虑基频和共振峰频率的变化。当基频伸展，共振 峰频率也同时伸展

2、时，可由男声变成女声，女声变成童声；反之，基频收缩，共 振峰频率也同时收缩时，则由童声变女声，女声变男声。为了获得自然度、真实 感较好的变声效果，基频和共振峰频率通常必须各自独立地伸缩变化。 本次课程设计就是运用我们所学到的理论知识， 用 MATLAB 软件来实现对语音 信号的变声处理，理论联系实际，从而更好地掌握以及运用所学习的知识。 3 目录目录 目录 3 第一章 课程设计任务 . 4 第二章 变声器原理及设计方案 . 5 2.1 基本原理 . 5 第三章 变声器的实现及分析 . 7 3.1 信号变声器的实现 . 7 3.2 设计过程 . 7 3.3 仿真结果及分析 10 第四章 课设总结

3、 . 14 4.1 小组总结 . 14 4.2 个人总结 . 15 参考文献 . 15 附录： . 16 4 第一章第一章 课程设计任务课程设计任务 电视台经常针对某些事件的知情者进行采访，为了保护知情者，经常改变说 话人的声音，利用所学的知识，将其实现。 1） 自己录制一段正常的声音文件，或者通过菜单选择的方式选择一段正常声音 文件； 2） 能够播放该文件； 3） 对语音信号进行处理，要求处理后的语音信号基本不影响正常收听与理解； 5） 对处理参数能够通过 matlab 界面进行调节，以对比不同处理效果； 6） 能够对处理后的声音文件与原始声音文件的频谱进行观察、分析。 7） 编制 GUI

4、用户界面。 任务分配： 代码编写及运行调试：郑昌栋，杭嘉琪 实验报告整理与编写：杜天送 相关资料查询及整理：刘 洋 实验方案设计与编写：周 俊 Gui 界面设计及制作：颜全稳 5 第二章第二章 变声器原理及变声器原理及设计方案设计方案 2.1 基本原理基本原理 语音科学家将人类发声过程视作一个由声门源输送的气流经以声道、口、鼻 腔组成的滤波器调制而成的。人类语音可分为有声语音和无声语音，前者是由声 带振动激励的脉冲信号经声腔调制变成不同的音，它是人类语言中元音的基础， 声带振动的频率称为基频。无声语音则是声带保持开启状态，禁止振动引发的。 一般来说，由声门振动决定的基频跟说话人的性别特征有关，

5、如下表，而无声语 音则没有体现这个特征。说话人的个性化音色和语音的另外一个声学参数共 振峰频率的分布有关。儿童由于声道短，其共振峰频率高于成年人，成年女性的 声道一般短于成年男性，所以女性的共振峰频率一般高于男性。 表 2.1 男声、女声和童声基频、共振峰频率关系表 人群 基频分布 Hz 共振峰频率分布 男声 50, 180 偏低 女声 160, 380 中 童声 400, 1000 偏高 由上可知，在进行性别变声时，主要考虑基频和共振峰频率的变化。当基频 伸展，共振峰频率也同时伸展时，可由男声变成女声，女声变成童声；反之，基 频收缩，共振峰频率也同时收缩时，则由童声变女声，女声变男声。为了获

6、得自 然度、真实感较好的变声效果，基频和共振峰频率通常必须各自独立地伸缩变化。 6 共振峰频率的改变是基于重采样实现的，从重采样原理知道，这也同时引发 了基频的变化，为保证基频变化和共振峰频率变化的独立、互不相关，在基频移 动时必须考虑抵消重采样带来的偏移，理论上只要基频检测足够精确，确实可以 保证基频改变和共振峰频率改变间的互不相关。 2.22.2 设计方案设计方案 1：选取需要变声的原始语音信号； 2: 得到原始语音信号的基音周期长度； 3: 根据基音周期长度定位整个原始语音信号的每一个基音周期的位置； 4: 在原始语音信号中的基音周期之间删除插入基音周期， 得到缩短伸长的语 音信号； 5: 将缩短伸长的语音信号线性伸长压缩至与原始语音信号一致的长度， 得到 变声后的语音信号。 共振峰频率 基频 男 声 区 女 声 区 童 声 区 v1 v2 V1 男声变童声 V2 男声变女声 7 第三章第三章 变声器的实现及分析变声器的实现及分析 3.1 信号信号变声器的实现变声器的实现 图 2.2 语音处理实现框图